CN1144298C - 表面粘接发光二极管的封装结构及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种表面粘接发光二极管的封装结构及其制造方法，该表面粘接发光二极管的封装提供一金属基板，该金属基板具有多个管脚，该多个接不连通而成隔离状态，且该多个管脚之一端均具有一凹槽，用以利于焊接密合；将至少一发光二极管芯片电连接至该多个管脚中之一个；通过一接合焊线(bonding wire)耦合该发光二极管芯片与该多个管脚中的另一个；覆盖一遮盖物在该金属基板的上表面，用以保护该发光二极管芯片与该接合焊线(bonding wire)；及对该发光二极管封装结构做切割以完成封装。

Description

表面粘接发光二极管的封装结构及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种表面粘接发光二极管的封装结构及其制造方法，特别涉及一种使用金属基板而能够有效取代引线架(lead frame)或印刷电路板(PCB)与芯片结合的表面粘接发光二极管的封装结构及其制造方法。
背景技术
由于电子科技的日新月异，不论是电子零件或其相关产品均有走向轻薄短小的趋势；然而除电子组件日渐缩小之外，表面粘接技术的广泛运用也为此趋势的因素之一。经过前人的努力后，大多数的零组件都能在表面粘接技术所需的高温下保持稳定；而目前被广泛应用的发光二极管(LED)，在表面粘接技术的焊接方式下，通常以印刷电路板(PCB)作为发光二极管芯片的基板，如图1所示。然而，因为一般印刷电路板10至少包含三层以上的结构，其厚度较厚，且通常是以通孔12方式导通，容易产生电镀不完整，导致导通不良且检查不易的问题发生。因此在轻薄短小趋势之下，以印刷电路板作为发光二极管芯片的基板的制造方式已不能满足需求。
而且，另一制作方式是以引线架作为与发光二极管芯片电连接的封装结构，如图2所示。当发光二极管芯片的周边区域的尺寸缩小时，就要考虑到发光二极管芯片与引线架20的电线配置问题，以避免导线之间互相接触，而导致该发光二极管芯片的电性失败。而最初的封装是由引线架20构成，该封装的形式是承载一芯片30并提供导线以对外部元件的电子传输，此芯片用接合焊线40连接至引线架20的引脚，并以封胶50粘封。
即，传统的引线架(lead frame)20形式的封装，是将芯片经由接合焊线(bonding wire)40与引线架20构成电性耦合，以做为信号的传递，接着将封装体加以封胶50，以保护芯片30与接合焊线(bondingwire)40，避免与外界接触，达到保护功效。然而在发光二极管封装的过程当中，传统引线架(lead frame)型式的封装元件(如图2所示)，具有一弯脚22，常有弯不好而造成两边不平或有毛边的现象，使得芯片30无法平躺在PCB上，由于进行一under-fill(未充满)过程中注入化合物(封胶)时，因高分子与金属结合，封装体内的湿气被蒸发产生应力集中的问题，常导致封装体爆裂开来，产生爆米花效应(popcorneffect)。
由于一般封装的过程并非全密封式的封装，其结构可能在存储阶段吸入湿气，接着在熔焊炉内迅速加热，吸水饱和的封装则严重被破坏，导致脱层(delamination)现象的产生。为了解决爆米花效应引起的裂痕，常使用的方式为熔焊前先经烘烤，则可避免此一现象；或者在芯片下方开一些通孔(例如以导热孔当做通气孔)以让湿气在熔焊时能逸出等诸如此类的方法，因此在解决传统的封装方法上，必须在制作过程上多出一道程序；而且由于使用引线架，所以相对地，也会增加制作的材料与成本。
发明内容
本发明的目的在于以一薄金属基板取代传统利用印刷电路板(PCB)或引线架作为发光二极管芯片的基板，由此能够使发光二极管更为轻薄短小，且降低制造成本；由于本发明所提出的金属基板极为薄小，具有生产容易，成本低的优点，更以一优选的凹槽设计，不必弯脚，且容易吃锡，有利于焊接密合。
本发明是通过以下技术方案来实现的。本发明的表面粘接发光二极管的封装结构至少包含：
一金属基板，该金属基板具有多个管脚，该多个管脚不连通而成隔离状态，且该多个管脚的一端均具有一凹槽，用以使焊接密合；
至少一发光二极管芯片，电连接至该多个管脚中的一个；
一接合焊线，耦合该发光二极管芯片与该多个管脚中的另一个；及一遮盖物，覆盖在该金属基板的上表面，用以保护该发光二极管芯片与该接合焊线。
上述的金属基板所用材料选自铁或铜中的任何一种。
上述的金属基板的上下层分别包含一导电材料涂敷其上，用于使焊线接合容易。
上述的导电材料可以选自银、锡和金中的任何一种。
上述接合焊线以点胶方式在该金属基板表面用粘封物质覆盖。
上述的遮盖物可以用铸模技术或用封胶技术完成。
本发明的表面粘接发光二极管封装结构的制造方法，至少包含下列步骤：
提供一金属基板，该金属基板具多个管脚，该多个管脚不连通而成隔离状态，且该多个管脚的一端均具有一凹槽，用于使焊接密合；
将至少一发光二极管芯片电连接至该多个管脚中的一个；
通过一接合焊线耦合该发光二极管芯片与该多个管脚中的另一个；
覆盖一遮盖物在该金属基板的上表面，用以保护该发光二极管芯片与该接合焊线；及
对该发光二极管封装结构做切割以完成封装。
本发明的有益效果为，通过利用薄金属基板取代传统的印刷电路板或引线架作为发光二极管芯片的基板，能够使发光二极管更加轻薄短小，且降低制造成本。
附图说明
有关本发明的详细内容，现配合附图说明如下：
图1为已知利用印刷电路板(PCB)作为发光二极管芯片的基板的表面粘接发光二极管的封装结构侧面图；
图2为已知利用引线架作为发光二极管芯片的基板的表面粘接发光二极管的封装结构侧面图；
图3为本发明利用金属基板作为发光二极管芯片的基板的表面粘接发光二极管的封装结构侧面图；
图4为本发明利用金属基板作为发光二极管芯片的基板的表面粘接发光二极管的封装结构俯视图；
图5为本发明利用金属基板作为发光二极管芯片的基板的表面粘接发光二极管的封装结构俯视图；及
图6为本发明的另一优选实施例，利用多个发光二极管芯片的表面粘接发光二极管的封装结构俯视图。
具体实施方式
发光二极管(LED)的作用类似小型的灯泡，当电流通过它时，它便会发出光亮。许多电器的开关都利用发光二极管来代表电源是否开启的状态。例如电脑面板通常有Turbo指示灯。电源指示灯。硬盘存取灯等，都是以发光二极管作为显示的元件。
而发光二极管具有较强的机械强度、使用寿命长、亮度高、电-光变换效率高及可利用低电压起作用等优点，作为指示灯的用途，已逐渐取代以往钨灯的地位；目前已达实用阶段的发光二极管有数种，各有其优点与使用场合，其中有一种表面粘接型发光二极管，是一种可将其直接粘合在印刷电路板表面预定位置成电连接的发光二极管，但是随着电子时代的来临，讲求轻薄短小的趋势愈来愈重要，在传统印刷电路板无法降低厚度与成本的情况下，一种使用金属基板与芯片结合的表面粘接发光二极管的封装结构及其制作方法即为本发明的主要目的。
图3为本发明利用金属基板作为发光二极管芯片的基板的表面粘接发光二极管的封装结构侧面图。根据本发明的一个优选实施例，包含一金属基板60，该金属基板为一导电金属层，可以是铁板或者是铜板，且该金属基板的上下层分别包含一导电材料涂敷其上(图未显示)，用以在接合焊线40与固定二极管芯片90时，易于焊接而不易脱落，一般均以银、锡或者金作为导电材料，由于金材料贵，且黄色光的反射效果较差，所以较少被采用。而该金属基板60具有一第一管脚61与一第二管脚62，该第一管脚61与该第二管脚62不连通而成隔离状态，且该第一管脚61与该第二管脚62的一端具有一凹槽70(此凹槽70仍为金属基板60的一部分)，以利于焊接密合；一发光二极管芯片80，电连接至该第一管脚61；一接合焊线40，耦合该发光二极管芯片80与该第二管脚62，并以点胶(glob top)方式在该金属基板表面用粘封物质覆盖(图未显示)；及一遮盖物90，覆盖在该金属基板60的上表面，用以保护该发光二极管芯片80与该接合焊线40，可以用低压成型的铸模(molding)技术或以封胶技术完成该遮盖物的保护功能；最后再对该发光二极管封装结构做切割以完成封装。图4、5为本发明利用金属基板作为发光二极管芯片的基板的表面粘接发光二极管的封装结构俯视图，其中用以显示不同凹槽70的实施例，此外，还可以用任何形状的凹槽70，来达到本发明的功效，而非仅以本发明的实施例来限定本发明的范围。
图6为本发明的另一优选实施例，是利用多个发光二极管芯片的表面粘接发光二极管的封装结构俯视图。根据本发明的另一优选实施例，包含一金属基板60，该金属基板为一导电金属层，可以是铁板或者是铜板，且该金属基板的上下层分别包含一导电材料涂敷其上(图未显示)，用以在接合焊线40与固定二极管芯片80时，易于焊接而不致脱落，一般均以银、锡或者金作为导电材料，由于金材料贵，且黄色光的反射效果较差，所以较少被采用。该金属基板60具有多个管脚(第一管脚61、第二管脚62、第三管脚63、第四管脚64)，该多个管脚不连通而成隔离状态，且该多个管脚(第一管脚61、第二管脚62、第三管脚63、第四管脚64)的一端具有一凹槽(图未显示)，以利于焊接密合；将发光二极管芯片80，电连接至该多个管脚中的一个(例如第一管脚61、第二管脚62、第三管脚63)；一接合焊线40，耦合该发光二极管芯片80与该多个管脚中的另一个(第四管脚64)，并以点胶方式在该金属基板表面用粘封物质(图未显示)覆盖；及一遮盖物(图未显示)，覆盖在该金属基板60的上表面，用以保护该发光二极管芯片80与该接合焊线40。可以用低压成型的铸模技术或以封胶技术完成该遮盖物的保护功能；最后再对该发光二极管封装结构做切割以完成封装。
虽然本发明以前述的优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，所作的改进和更动，应被视为属于本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种表面粘接发光二极管的封装结构，其特征在于，该结构至少包含：
一金属基板，该金属基板具有多个管脚，该多个管脚不连通而成隔离状态，且该多个管脚的一端均具有一凹槽，用以使焊接密合；
至少一发光二极管芯片，电连接至该多个管脚中的一个；
一接合焊线，耦合该发光二极管芯片与该多个管脚中的另一个；及一遮盖物，覆盖在该金属基板的上表面，用以保护该发光二极管芯片与该接合焊线。
2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，上述的金属基板所用材料选自铁或铜中的任何一种。
3.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，上述的金属基板的上下层分别包含一导电材料涂敷其上，用于使焊线接合容易。
4.如权利要求3所述的封装结构，其特征在于，上述金属基板的上下层分别包含并涂覆其上的导电材料可以选自银、锡和金中的任何一种。
5.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，在上述接合焊线上覆盖有粘封物质，该粘封物质以点胶方式粘贴在该金属基板表面上。
6.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，上述的遮盖物可为铸模物。
7.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，上述的遮盖物可为封胶制品。
8.一种表面粘接发光二极管封装结构的制造方法，其特征在于，该方法至少包含下列步骤：
提供一金属基板，该金属基板具多个管脚，该多个管脚不连通而成隔离状态，且该多个管脚的一端均具有一凹槽，用于使焊接密合；
将至少一发光二极管芯片电连接至该多个管脚中的一个；
通过一接合焊线耦合该发光二极管芯片与该多个管脚中的另一个；
覆盖一遮盖物在该金属基板的上表面，用以保护该发光二极管芯片与该接合焊线；及
对该发光二极管封装结构做切割以完成封装。
9.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，上述的金属基板所用材料选自铁或铜中的任何一种。
10.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，上述金属基板的上下层分别包含一导电材料涂敷其上，用于使焊线接合容易。
11.如权利要求10所述的制造方法，其特征在于，上述导电材料可以选自银、锡与金的组合中的任何一种。
12.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，以点胶方式在该金属基板表面用粘封物质覆盖上述接合焊线。
13.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，用铸模技术制成上述的遮盖物。
14.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，用封胶技术形成上述的遮盖物。
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